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JP3279516B2 - Bonding method of lead frame and semiconductor element - Google Patents
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JP3279516B2 - Bonding method of lead frame and semiconductor element - Google Patents

Bonding method of lead frame and semiconductor element

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JP3279516B2 JP02943998A JP2943998A JP3279516B2 JP 3279516 B2 JP3279516 B2 JP 3279516B2 JP 02943998 A JP02943998 A JP 02943998A JP 2943998 A JP2943998 A JP 2943998A JP 3279516 B2 JP3279516 B2 JP 3279516B2
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bonding
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  • Die Bonding (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の接着
方法に関し、特に、リードフレームへ良好な状態で半導
体素子を接着することのできる半導体素子の接着方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for bonding a semiconductor device, and more particularly, to a method for bonding a semiconductor device to a lead frame in a good condition.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5(イ)、(ロ)は、リードフレーム
3と半導体素子4とを接着用フィルム7によって接着し
た構成を示す。
2. Description of the Related Art FIGS. 5A and 5B show a structure in which a lead frame 3 and a semiconductor element 4 are bonded by a bonding film 7. FIG.

【0003】リードフレーム3は、たとえば、鉄−ニッ
ケル42%合金(熱膨張係数:4.5×10-5/℃)に
よって形成され、インナーリード3Aおよびアウターリ
ード3Bを有する。
The lead frame 3 is made of, for example, a 42% iron-nickel alloy (coefficient of thermal expansion: 4.5 × 10 −5 / ° C.) and has an inner lead 3A and an outer lead 3B.

【0004】接着用フィルム7は、ポリイミドテープ3
(熱膨張係数:17×10-5/℃)と、その両面に設け
られた接着層6によって形成されている。
The adhesive film 7 is made of a polyimide tape 3
(Coefficient of thermal expansion: 17 × 10 −5 / ° C.) and the adhesive layers 6 provided on both surfaces thereof.

【0005】従来のリードフレームと半導体素子の接着
方法によると、内蔵したヒータにより所定の温度に加熱
されたマウントステージに半導体素子4を載置し、接着
フィルム7をインナーリード3Aの先端に接着したリー
ドフレーム3を半導体素子4の上へ搬送し、リードフレ
ーム3の上方より内蔵したヒータによってマウントステ
ージと同一、あるいはそれより高い温度に加熱されたマ
ウントヘッドを下降して、マウントヘッドとマウントス
テージの間でリードフレーム3のインナーリード3A、
接着フィルム7および半導体素子4を加熱加圧する。
According to the conventional method of bonding a lead frame to a semiconductor element, the semiconductor element 4 is mounted on a mount stage heated to a predetermined temperature by a built-in heater, and an adhesive film 7 is bonded to the tip of the inner lead 3A. The lead frame 3 is conveyed onto the semiconductor element 4, and the mount head heated to the same temperature as or higher than the mount stage by the built-in heater from above the lead frame 3 is lowered, and the mount head and the mount stage are moved. Between the inner leads 3A of the lead frame 3,
The adhesive film 7 and the semiconductor element 4 are heated and pressed.

【0006】図6(イ)、(ロ)は、このようにして接
着フィルム7によって接着されたインナーリード3Aと
半導体素子4を示し、図5(イ)、(ロ)と異なった向
きおよび断面で示している。
FIGS. 6 (a) and 6 (b) show the inner lead 3A and the semiconductor element 4 bonded together by the adhesive film 7 in this manner, and have different orientations and cross sections from FIGS. 5 (a) and 5 (b). Indicated by.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の半導体素子の接着方法によると、ポリイミドテープ
5がリードフレーム3より大きな熱膨張係数を有するた
め、ポリイミドテープ5の伸びによって半導体素子4と
ポリイミドテープ5との間に空隙8が発生することがあ
り、このため、空隙8の発生面積が大きな場合には、樹
脂封止後の半導体装置としての特性、たとえば、耐リフ
ロークラック性や耐サーマルショック性のような熱的特
性面において、問題を起こすことがあった。
However, according to such a conventional method of bonding a semiconductor element, since the polyimide tape 5 has a larger thermal expansion coefficient than the lead frame 3, the expansion of the polyimide tape 5 causes the polyimide tape 5 and the semiconductor element 4 to adhere to each other. A void 8 may be formed between the polyimide tape 5 and the polyimide tape 5. Therefore, when the void 8 has a large area, the characteristics of the semiconductor device after resin sealing, such as reflow crack resistance and thermal resistance In some cases, problems were caused in terms of thermal characteristics such as shock properties.

【0008】従って、本発明の目的は、半導体素子と接
着用フィルム間における空隙の発生を効果的に抑制する
ことのできる半導体素子の接着方法を提供することにあ
る。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of bonding a semiconductor element, which can effectively suppress the generation of a gap between the semiconductor element and the bonding film.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、両面に接着層を有する接着用フィルム
一方の接着層をリードフレームに貼り付けた後、他方の
接着層と半導体素子を加熱加圧することにより、前記リ
ードフレームへ前記半導体素子を接着する半導体素子の
接着方法において、前記他方の接着層と前記半導体素子
を加熱加圧するときに、前記リードフレーム側の加熱温
度を前記半導体素子側の加熱温度より予め設定した温度
だけ低くし、前記半導体素子側の加熱温度を前記接着層
のガラス転移温度より高くすることを特徴とするリード
フレームと半導体素子の接着方法を提供するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides an adhesive film having an adhesive layer on both sides .
After attaching one adhesive layer to the lead frame,
In the method of bonding a semiconductor element to the lead frame by heating and pressing the adhesive layer and the semiconductor element , the other adhesive layer and the semiconductor element
When heating and pressurizing, the heating temperature on the lead frame side is lower than the heating temperature on the semiconductor element side by a preset temperature, and the heating temperature on the semiconductor element side is higher than the glass transition temperature of the adhesive layer. And a method for bonding a lead frame and a semiconductor element.

【0010】上記の接着用フィルムとしては、たとえ
ば、ポリイミドテープのようなベースフィルムの両面
に、熱可塑性ポリエーテルアミドイミドや熱可塑性ポリ
エーテルアミドなどの接着層を形成したものが使用され
る。
[0010] As the above-mentioned adhesive film, for example, a film in which an adhesive layer such as thermoplastic polyetheramideimide or thermoplastic polyetheramide is formed on both surfaces of a base film such as a polyimide tape is used.

【0011】[0011]

【0012】リードフレーム側の加熱温度を半導体素子
側よりも低温に設定する度合は、少なくとも20℃は必
要であり、温度差がこれ以下になると、空隙発生抑制効
果を得にくゝなるので、好ましくない。
The degree of setting the heating temperature on the lead frame side to be lower than that on the semiconductor element side needs to be at least 20 ° C. If the temperature difference is less than this, it is difficult to obtain the effect of suppressing the generation of voids. Not preferred.

【0013】加熱加圧は、2〜6秒間継続して行うべき
であり、上下限ともこの範囲を外れると、空隙発生抑止
効果を得にくゝなる。
The heating and pressurizing should be performed continuously for 2 to 6 seconds. If the upper and lower limits are out of this range, it is difficult to obtain the effect of suppressing the generation of voids.

【0014】加熱加圧時の加圧力は、4Kgf/cm2
以上に設定することが望ましく、これ以下になると、空
隙発生抑制効果が不充分なものとなる。
The pressing force at the time of heating and pressurizing is 4 kgf / cm 2
It is desirable to set above, and if it is less than this, the effect of suppressing the generation of voids becomes insufficient.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】次に、本発明による半導体素子の
接着方法の実施形態について説明する。
Next, an embodiment of a method for bonding a semiconductor device according to the present invention will be described.

【0016】図1において、1はマウントヘッド、2は
マウントヘッド1と対向配置されたマウントステージを
示し、これらはいずれもヒータを内蔵し、上下動するよ
うに構成されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a mount head, and 2 denotes a mount stage arranged opposite to the mount head 1. Each of these mount stages has a built-in heater and is configured to move up and down.

【0017】3は、マウントヘッド1とマウントステー
ジ2の間に導入された鉄−ニッケル42%合金製(熱膨
張係数:4.5×10-5/℃)のリードフレーム、4は
リードフレーム3の下側になるように導入された半導体
素子を示す。
Reference numeral 3 denotes a lead frame made of a 42% iron-nickel alloy (coefficient of thermal expansion: 4.5 × 10 −5 / ° C.) introduced between the mount head 1 and the mount stage 2. 2 shows a semiconductor device introduced so as to be below the lower side of FIG.

【0018】リードフレーム3には、ポリイミドテープ
5(熱膨張係数:17×10-5/℃)の両面に接着層6
を形成した接着用フィルム7が、前記接着層6の1つに
よって予め貼り付けられており、リードフレーム3は、
この接着用フィルム7が半導体素子4側になるようにし
てマウントヘッド1、マウントステージ2間へ導入され
る。
An adhesive layer 6 is formed on both sides of a polyimide tape 5 (coefficient of thermal expansion: 17 × 10 −5 / ° C.) on the lead frame 3.
The bonding film 7 formed with the above is previously bonded by one of the bonding layers 6, and the lead frame 3 is
The adhesive film 7 is introduced between the mount head 1 and the mount stage 2 such that the adhesive film 7 is on the semiconductor element 4 side.

【0019】リードフレーム3と半導体素子4は、マウ
ントヘッド1が下降することによって加圧され、同時に
加熱されることによって熱接着される。
The lead frame 3 and the semiconductor element 4 are pressurized by lowering the mount head 1 and are thermally bonded by being heated at the same time.

【0020】図2は、以上のようにして得られた接着体
における半導体素子4と接着用フィルム7間の空隙の発
生状況を、マウントヘッド1およびマウントステージ2
の温度と関連づけてまとめたものである。
FIG. 2 shows the generation of a gap between the semiconductor element 4 and the bonding film 7 in the bonding body obtained as described above.
It is summarized in relation to the temperature of

【0021】すなわち、この図は、得られた接着体にお
ける図5のE部での空隙の発生度合を示したもので、E
部の面積に占める空隙の面積比率が2%以上5%未満の
ものをA、5%以上10%未満のものをB、10%以上
20%未満のものをC、20%以上のものをDとして表
示した。
That is, this figure shows the degree of void generation at the portion E in FIG. 5 in the obtained bonded body.
A: 2% or less and less than 5%, B: 5% or more and less than 10%, C: 10% or more and less than 20%, D: 20% or more Displayed as

【0022】なお、マウントヘッド1とマウントステー
ジ2による加熱加圧時の圧力と加熱加圧時間とは、それ
ぞれ5Kgf/cm2と4秒に設定し、接着用フィルム
の接着層を構成する材料としては、ガラス転移温度(T
g)が230℃のものを適用した。
The pressure at the time of heating and pressurization by the mount head 1 and the mount stage 2 and the heating and pressurizing time are set to 5 kgf / cm 2 and 4 seconds, respectively, as materials for forming the adhesive layer of the adhesive film. Is the glass transition temperature (T
g) of 230 ° C. was applied.

【0023】この図2によれば、図1において、リード
フレーム3側のマウントヘッド1の温度を半導体素子4
側のマウントステージ2よりも低温に設定したものは、
その多くがA〜Bを示し、特に、マウントヘッド1をマ
ウントステージ2よりも20℃以上低く設定したものに
Aが集中していることが認められる。
According to FIG. 2, the temperature of the mount head 1 on the lead frame 3 side in FIG.
What is set at a lower temperature than the mount stage 2 on the side
Most of them show AB, and it is especially recognized that A is concentrated on the mount head 1 set at 20 ° C. or lower than the mount stage 2.

【0024】一方、これに比べ、マウントヘッド1の温
度をマウントステージ2の温度よりも高温に設定したも
のは、CないしDが多く、これら両者を比べれば、本発
明による空隙発生抑制効果は明白である。
On the other hand, when the temperature of the mount head 1 is set to be higher than the temperature of the mount stage 2, C and D are many. It is.

【0025】図3は、マウントステージ2の温度を40
0℃に設定し、加圧力を5Kgf/cm2に設定した状
態での、マウントヘッド1の温度と加熱加圧時間との関
係を示したもので、これによれば、加熱加圧時間は2〜
6秒であることが望ましい。
FIG. 3 shows that the temperature of the mount stage 2 is set to 40.
Set to 0 ° C., in a state of setting the pressure to 5 Kgf / cm 2, shows the relationship between the temperature of the mount head 1 and between heating pressing time, according to this, the heating pressing time 2 ~
Desirably, it is 6 seconds.

【0026】また、図4は、リードフレーム側のマウン
トヘッド1と半導体素子側のマウントステージ2の温度
をそれぞれ380℃と400℃とに設定し、加圧力と加
熱加圧時間とを変更したときの空隙の発生度合を示した
ものである。
FIG. 4 shows a case where the temperatures of the mount head 1 on the lead frame side and the mount stage 2 on the semiconductor element side are set to 380 ° C. and 400 ° C., respectively, and the pressing force and the heating / pressing time are changed. This shows the degree of occurrence of voids.

【0027】これによれば、加圧力が4Kgf/cm2
以上のものと、4Kgf/cm2 未満のものとの間に
は、明確な差が認められ、この結果から加圧力として
は、4Kgf/cm2以上に設定することが望ましい。
According to this, the pressing force is 4 kgf / cm 2
There is a clear difference between the above and those less than 4 kgf / cm 2 , and from this result it is desirable to set the pressure to 4 kgf / cm 2 or more.

【0028】また、加熱加圧時間おいて、2〜6秒と8
秒とを比べてみると、8秒に設定されたものには大きな
空隙が発生しており、従って、このことから加熱加圧時
間としては、2〜6秒の範囲に設定することが望まし
い。なお、図4においてAAは、空隙面積比が2%未満
のものを意味する。
In the heating and pressurizing time, 2 to 6 seconds and 8
When compared with seconds, a large gap is generated in the one set to 8 seconds. Therefore, it is desirable to set the heating and pressurizing time in the range of 2 to 6 seconds. In FIG. 4, AA means that the void area ratio is less than 2%.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるリー
ドフレームと半導体素子の接着方法によれば、両面に接
着層を有する接着用フィルムの一方の接着層をリードフ
レームに貼り付けた後、他方の接着層と半導体素子を加
熱加圧することにより、前記リードフレームへ前記半導
体素子を接着する半導体素子の接着方法において、前記
他方の接着層と前記半導体素子を加熱加圧する際に、
ードフレーム側の加熱温度を半導体素子側の加熱温度よ
り予め設定した温度だけ低くし、さらに、半導体素子側
の加熱温度を接着用フィルムの接着層のガラス転移温度
よりも高く設定することにより、接着用フィルムと半導
体素子間における空隙の発生を効果的に抑制できるもの
であり、従って、耐リフロークラック性や耐ヒートショ
ック性などの熱的特性に優れた半導体装置を提供するこ
とができる。
As described above, according to the method for bonding a lead frame and a semiconductor element according to the present invention, both sides are contacted.
One adhesive layer of the adhesive film having an adhesive layer
After bonding to the frame, add the other adhesive layer and the semiconductor element.
By applying heat and pressure, the semiconductor
In the method for bonding a semiconductor element for bonding a body element,
When the other adhesive layer and the semiconductor element are heated and pressurized, the heating temperature on the lead frame side is set lower than the heating temperature on the semiconductor element side by a preset temperature, and the heating temperature on the semiconductor element side is further reduced by the adhesive film. By setting the glass transition temperature to be higher than the glass transition temperature of the adhesive layer, it is possible to effectively suppress the occurrence of voids between the adhesive film and the semiconductor element. Therefore, thermal resistance such as reflow crack resistance and heat shock resistance can be reduced. A semiconductor device with excellent characteristics can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるリードフレームと半導体素子の接
着方法の一実施形態説明図。
FIG. 1 is an explanatory view of one embodiment of a method for bonding a lead frame and a semiconductor element according to the present invention.

【図2】図1の実施形態において、マウントヘッドおよ
びマウントステージの温度と、空隙の発生度合との関係
をまとめたグラフ。
FIG. 2 is a graph summarizing the relationship between the temperature of a mount head and a mount stage and the degree of void generation in the embodiment of FIG.

【図3】図1の実施形態において、マウントヘッドの温
度と加熱加圧時間とが、空隙の発生に及ぼす影響度合を
まとめたグラフ。
FIG. 3 is a graph summarizing the influence of the temperature of the mount head and the heating / pressing time on the generation of a gap in the embodiment of FIG. 1;

【図4】図1の実施形態において、加圧力と加熱加圧時
間とが、空隙の発生に及ぼす影響度合をまとめたグラ
フ。
FIG. 4 is a graph summarizing the degree of influence of the pressing force and the heating / pressing time on the generation of voids in the embodiment of FIG. 1;

【図5】リードフレームへの半導体素子の接着構造を示
す説明図であり、(イ)は平面図、(ロ)は(イ)のA
−A断面図である。
5A and 5B are explanatory views showing a bonding structure of a semiconductor element to a lead frame, wherein FIG. 5A is a plan view, and FIG.
It is -A sectional drawing.

【図6】従来の接着方法の問題点を示す説明図であり、
(イ)は部分平面図、(ロ)は(イ)のD−D断面図で
ある。
FIG. 6 is an explanatory view showing a problem of a conventional bonding method;
(A) is a partial plan view, (B) is a DD sectional view of (A).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マウントヘッド 2 マウントステージ 3 リードフレーム 4 半導体素子 6 接着層 7 接着用フィルム 8 空隙 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mount head 2 Mount stage 3 Lead frame 4 Semiconductor element 6 Adhesive layer 7 Adhesive film 8 Air gap

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−102751(JP,A) 特開 平6−21111(JP,A) 特開 平6−163799(JP,A) 特開 平9−64070(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/52 H01L 21/58 Continuation of the front page (56) References JP-A-60-102751 (JP, A) JP-A-6-21111 (JP, A) JP-A-6-163799 (JP, A) JP-A-9-64070 (JP, A) , A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/52 H01L 21/58

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】両面に接着層を有する接着用フィルムの一
方の接着層をリードフレームに貼り付けた後、他方の接
着層と半導体素子を加熱加圧することにより、前記リー
ドフレームへ前記半導体素子を接着する半導体素子の接
着方法において、前記他方の接着層と前記半導体素子を
加熱加圧する際に、 前記リードフレーム側の加熱温度を前記半導体素子側の
加熱温度より予め設定した温度だけ低くし、 前記半導体素子側の加熱温度を前記接着層のガラス転移
温度より高くすることを特徴とするリードフレームと半
導体素子の接着方法。
1. A one adhesive film having an adhesive layer on both sides
After attaching one adhesive layer to the lead frame,
By heating and pressing the deposition layer and the semiconductor element,
Bonding the semiconductor element to the semiconductor frame
In the attaching method, the other adhesive layer and the semiconductor element are separated from each other.
When heating and pressing, the heating temperature on the lead frame side is lower than the heating temperature on the semiconductor element side by a preset temperature, and the heating temperature on the semiconductor element side is higher than the glass transition temperature of the adhesive layer. Characteristic method of bonding a lead frame and a semiconductor element.
【請求項2】前記リードフレーム側の加熱温度は、前記
半導体素子側の加熱温度よりも、前記予め設定した温度
として少なくとも20℃低い温度に設定されることを特
徴とする請求項第1項記載のリードフレームと半導体素
子の接着方法。
2. The heating temperature on the lead frame side is set to a temperature lower than the heating temperature on the semiconductor element side by at least 20 ° C. as the preset temperature. Bonding method of lead frame and semiconductor element.
【請求項3】前記加熱加圧は、2〜6秒間継続して行わ
れることを特徴とする請求項第1項記載のリードフレー
ムと半導体素子の接着方法。
3. The method according to claim 1, wherein the heating and pressing are performed continuously for 2 to 6 seconds.
【請求項4】前記加熱加圧は、4Kgf/cm2以上の
圧力下で行われることを特徴とする請求項第1項記載の
リードフレームと半導体素子の接着方法。
4. The method according to claim 1, wherein the heating and pressurizing are performed under a pressure of 4 kgf / cm 2 or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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